Abstract
Water management and environmental protection is vulnerable to extreme low flows during streamflow droughts. During the last decades, in most rivers of Central Europe summer runoff and low flows have decreased. Discharge projections agree that future decrease in runoff is likely for catchments in Brandenburg, Germany. Depending on the first-order controls on low flows, different adaption measures are expected to be appropriate. Small catchments were analyzed because they are expected to be more vulnerable to a changing climate than larger rivers. They are mainly headwater catchments with smaller ground water storage. Local characteristics are more important at this scale and can increase vulnerability.
This thesis mutually evaluates potential adaption measures to sustain minimum runoff in small catchments of Brandenburg, Germany, and similarities of these catchments regarding low flows. The following guiding questions are addressed: (i) Which first-order controls on low flows and related time scales exist? (ii) Which are the differences between small catchments regarding low flow vulnerability? (iii) Which adaption measures to sustain minimum runoff in small catchments of Brandenburg are appropriate considering regional low flow patterns?
Potential adaption measures to sustain minimum runoff during periods of low flows can be classified into three categories: (i) increase of groundwater recharge and subsequent baseflow by land use change, land management and artificial ground water recharge, (ii) increase of water storage with regulated outflow by reservoirs, lakes and wetland water management and (iii) regional low flow patterns have to be considered during planning of measures with multiple purposes (urban water management, waste water recycling and inter-basin water transfer). The question remained whether water management of areas with shallow groundwater tables can efficiently sustain minimum runoff. Exemplary, water management scenarios of a ditch irrigated area were evaluated using the model Hydrus-2D. Increasing antecedent water levels and stopping ditch irrigation during periods of low flows increased fluxes from the pasture to the stream, but storage was depleted faster during the summer months due to higher evapotranspiration. Fluxes from this approx. 1 km long pasture with an area of approx. 13 ha ranged from 0.3 to 0.7 ls-1 depending on scenario. This demonstrates that numerous of such small decentralized measures are necessary to sustain minimum runoff in meso-scale catchments.
Differences in the low flow risk of catchments and meteorological low flow predictors were analyzed. A principal component analysis was applied on daily discharge of 37 catchments between 1991 and 2006. Flows decreased more in Southeast Brandenburg according to meteorological forcing. Low flow risk was highest in a region east of Berlin because of intersection of a more continental climate and the specific geohydrology. In these catchments, flows decreased faster during summer and the low flow period was prolonged. A non-linear support vector machine regression was applied to iteratively select meteorological predictors for annual 30-day minimum runoff in 16 catchments between 1965 and 2006. The potential evapotranspiration sum of the previous 48 months was the most important predictor (r2 = 0.28). The potential evapotranspiration of the previous 3 months and the precipitation of the previous 3 months and last year increased model performance (r2 = 0.49, including all four predictors). Model performance was higher for catchments with low yield and more damped runoff. In catchments with high low flow risk, explanatory power of long term potential evapotranspiration was high.
Catchments with a high low flow risk as well as catchments with a considerable decrease in flows in southeast Brandenburg have the highest demand for adaption. Measures increasing groundwater recharge are to be preferred. Catchments with high low flow risk showed relatively deep and decreasing groundwater heads allowing increased groundwater recharge at recharge areas with higher altitude away from the streams. Low flows are expected to stay low or decrease even further because long term potential evapotranspiration was the most important low flow predictor and is projected to increase during climate change. Differences in low flow risk and runoff dynamics between catchments have to be considered for management and planning of measures which do not only have the task to sustain minimum runoff.
Der Bericht "Auswirkungen des Klimawandels auf die Emission aus Kanalnetzen - Strategien zur Verringerung der Frachtspitzen" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.2.4c. Im Betrieb von Kanalisation und Kläranlagen sind sowohl das häufigere Auftreten von Starkniederschlägen als auch die Tendenz zu längeren Trockenperioden von großer Bedeutung. Bei langen Trockenperioden ist grundsätzlich von einer höheren Stoffakkumulation an der Oberfläche und verstärkter Bildung von Kanalsedimenten auszugehen. Dieser Bericht widmet sich den Schmutzfrachtprozessen im urbanen Entwässerungssystem. Es werden kritische Belastungen identifiziert und mit den verursachenden meteorologischen Einflussfaktoren korreliert.
Die Roadmap of Change bietet Strategien, Prinzipien und Handlungsempfehlungen, um die Metropolregion Bremen-Oldenburg im Nordwesten auf die Folgen des Klimawandels vorzubereiten. Bis zum Jahr 2050 soll die Region nicht nur an die zu erwartenden Klimaveränderungen angepasst, sondern insgesamt resilienter gegenüber Störereignissen sein. Wie diese Roadmap entsteht und was sie beinhaltet, erläutert diese Ausgabe von „kurz+bündig“.
Der Bericht "Grundwasserbewirtschaftung und Klimawandel - Handlungsansätze für Planungsträger und Genehmigungsbehörden" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.2.2e. In diesem Handlungsleitfaden werden den kommunalen Planungsträgern und Genehmigungsbehörden einige Ansätze zur Beurteilung der langfristigen Genehmigungsfähigkeit grundwasserwirtschaftlicher Vorhaben unter Berücksichtigung der prognostizierten Effekte des Klimawandels sowie Strategien und Maßnahmen vorgeschlagen, die für den Bereich der Grundwasserbewirtschaftung einen Beitrag zur Anpassung an die sich verändernden Dargebote leisten können.
Literaturrecherche und Analyse der Bewirtschaftungspläne von 18 deutschen und europäischen Flussgebietseinheiten. Der Bericht untersucht inwieweit die zu erwartenden Auswirkungen des Klimawandels in die ökonomischen Analysen gemäß Wasserrahmenrichtlinie integriert wurden.
Dies ist ein Poster aus dem REGKLAM-Vorhaben, in dem das Projekt überblicksmäßig vorgestellt wird. Dieses Poster wurde anlässlich des 5. REGKLAM-Regionalforums am 7.10.2013 erstellt.
Ziel von ‚nordwest2050‘ ist es, die Metropolregion Bremen-Oldenburg im Nordwesten auf die Folgen des Klimawandels und die damit verbundenen Unsicherheiten vorzubereiten. Aber wie können wir heute Handlungspfade bis ins Jahr 2050 beschreiben, die auch unter noch unbekannten Rahmenbedingungen und trotz unerwarteter Entwicklungen zum Ziel führen? Wie kann man dabei die vielen weiteren Herausforderungen der Zukunft berücksichtigen, wie beispielsweise Strukturwandel, Finanzkrise und Demografischer Wandel?
Der Bericht "Politikempfehlungen für die Landeshauptstadt Dresden - Konzeption" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 2.3c. Die wesentlichen Aspekte sind die Entwicklung eines integrativen und durch Intermediäre begleiteten Szenarioprozesses, die Nutzung der Akteure des Ökoprofit Projektes Dresden als Intermediäre, die Integration des entwickelten Szenarioprozesses in das Ökoprofit Projekt Dresden und andere bestehende Programme , die Empfehlung der dauerhaften Integration und Förderung des bestehenden Konzeptes in das Ökoprofit Projekt Dresden durch die Entscheidungsträger der Landeshauptstadt Dresden, ein Konzept für eine Nutzung des integrativen und durch Intermediäre begleiteten Szenarioprozesses unabhängig von einer Beteiligung der Unternehmen an Ökoprofit, Entwicklung branchenbezogener Faktenblätter für die gewerbliche Wirtschaft der Modellregion Dresden als Grundlage für wirtschaftspolitische Anpassungsstrategien, Sensibilisierung der gewerblichen Wirtschaft für die Auswirkungen des Klimawandels im Allgemeinen und auf ihre Branche bzw. ihr Unternehmen im Speziellen sowie der Notwendigkeit der Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandels, Einrichtung einer Informations- und Beratungsstelle für die gewerbliche Wirtschaft in der Modellregion Dresden durch die Verwaltung.
Dies ist ein Poster aus dem REGKLAM-Vorhaben zum Thema "Projizierte Trockenheitstrends - Bewertung regionaler Trockenheitstrends anhand eines Ensembles globaler und regionaler Klimamodelle".